12.1 电路中的能量转化 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

12.1 电路中的能量转化 回顾生活中用过的用电器， 说明用电器将电能转化成怎样的能量？ 电能转化为内能 电能转化为机械能 电能转化为化学能 思考：用电器工作时， 电能转化为其他形式能。是什么力做功？ 功是能转化的量度， 做功过程伴随着能量变化。 截取导线中一小部分研究： 电子在电场力的作用下由E向D移动，电场力对电荷做正功，电势能减少，其他形式能增加。 电场力对自由电荷做功，也称电流做功，简称电功 电场力做功： W = qU　　 一、电功 电荷量： q = I t W = U I t （适用：任何电路） 单位： 焦耳 （J） 常用单位有：千瓦时（kW·h） 俗称“度” 　1kW·h＝3.6×106J 快炖和慢炖，这两个档位的本质区别是什么呢？ 同学说两个档位的电功不同，这种说法正确吗？ P = U I W=UIt 二、电功率 单位：国际单位制：瓦（W） 常用单位：千瓦（kW） 物理意义：电流做功的快慢． ①电器铭牌上的功率是额定功率 （也是用电器长期工作的最大功率） ②电器在实际电压下工作的功率是实际功率。 通常情况下P实≤P额，用电器只有在额定电压下工作时，才有实际功率等于额定功率。 在金属导体中，加速运动的自由电子频繁地与固定粒子碰撞，使粒子热运动加剧，将电能转化为内能 三、电热 电流通过导体产生的热量. 焦耳 用实验直接得到导体产生热量 与电流、电阻、时间的关系 焦耳定律（电热公式）: 电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 热功率： Q=I2Rt P热＝I2R 左面三个用电器和右面两个用电器有什么区别？都主要转化为哪些能？ 电功和电热是相同的概念吗？ 电能 = 内能 + 机械能 电能 = 内能 电功率 = 热功率 电功率 > 热功率 纯电阻电路 非纯电阻电路 一、纯电阻电路 U=IR 纯电阻电路满足欧姆定律: 电功W = 电热功Q 电功率=热功率 二、非纯电阻电路 电功 = 其它能量 + 电热 W电 = IUt W（其它形式能） 电功>电热 不满足欧姆定律 (1) 输入功率（总的电功率）： (2) 热功率（电阻的发热功率）： P入＝UI P热＝I2r P出＝ P入－ P热 (3) 输出功率（机械功率）： 电动机（非纯电阻元件） (4)电动机的效率： η = X 100% (1)电功率越大，表示电流做功越多．(　 　)(2)电功W＝UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功．(　 　)(3)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热．(　 　)(4)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热．(　 　)(5)焦耳定律的表达式为Q＝I2Rt，此式适用于任何电路．(　 　)(6)三个公式P＝UI、P＝I2R、P＝R(U2)没有任何区别，它们表达相同的意义，所以三式中P都是电功率．(　 　) 【例1】(多选)对电功及焦耳定律公式的理解正确的是(　　)A．焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解B．电功公式W＝UIt、焦耳定律公式Q＝I2Rt都适合于任何电路，因此W一定等于QC．非纯电阻电路中的电功可能等于焦耳热D．电功的另一表达式W＝U2t/R只适用于纯电阻电路 【例2】如图所示，一幢居民楼里住着生活需求各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电风扇等．停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式： 【例3】 下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是(　　)A.电流做功越快，电功率越大，电路中产生的焦耳热一定越多B.在非纯电阻电路中，UI>I2RC.电功W＝UIt只在纯电阻电路中适用D.电热Q＝I2Rt只在纯电阻电路中适用 【例4】 定值电阻R1、R2、R3的阻值均为2 Ω，在电路中允许消耗的电功率的最大值分别为10 W、10 W、2 W，现将这三个电阻按照如图所示的方式连接，则这部分电路消耗的电功率的最大值为(　　) 【例5】有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A.(1)电动机的内阻；(2)电动机输出功率；(3)正常工作时，被卡住，发热功率为？ 【例6】小型直流电动机(其线圈内阻为r＝1 Ω)与规格为“4 V　4 W”的小灯泡并联，再与阻值为R＝5 Ω的电阻串联，然后接至U＝12 V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：(1)通过电动机的电流；(2)电动机的输出功率P出；(3)电动机的效率． 1.(电功和电热)(多选)关于四个公式：①P＝UI；②P＝I2R； ③P＝(U2)/R；④P＝(W)/t，下列叙述正确的是(　　)A.公式①④适用于任何电路的电功率的计算B.公式②适用于任何电路的热功率的计算C.公式①②③适用于任何电路电功率的计算D.以上均不正确 2.在如图所示的电路中，有四盏灯，L1和L2都标有 “220 V　100 W”字样，L3和L4都标有“220 V　40 W”字样，把电路接通后，最暗的是(　　) 3.(非纯电阻电路电功和电热的分析)如图所示，定值电阻R和内阻为r的电动机M串联接到电路中，接通开关后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功W1，产生热量Q1，电流流过电动机做功W2，产生热量Q2，则有(　　) 纯电阻电路 非纯电阻电路 电功 W＝IUt＝I2Rt＝eq \f(U2,R)t W＝IUt 电热 Q＝IUt＝I2Rt＝eq \f(U2,R)t Q＝I2Rt 电功率 P＝IU＝I2R＝eq \f(U2,R) P＝UI 热功率 P＝IU＝I2R＝eq \f(U2,R) P＝I2R $$